Кіріспе
Электрлік және магниттік өрістердегі зарядталған бөлшектерге әсер ететін күш
In physics, specifically in electromagnetism, the Lorentz force (or electromagnetic force) is the combination of electric and magnetic force on a point charge due to electromagnetic fields. A particle of charge q moving with a velocity 'v' in an electric field 'E' and a magnetic field 'B' experiences a force (in SI units) of
It says that the electromagnetic force on a charge q is a combination of (1) a force in the direction of the electric field 'E' (proportional to the magnitude of the field and the quantity of charge), and (2) a force at right angles to both the magnetic field 'B' and the velocity 'v' of the charge (proportional to the magnitude of the field, the charge, and the velocity). Variations on this basic formula describe the magnetic force on a current carrying wire (sometimes called Laplace force), the electromotive force in a wire loop moving through a magnetic field (an aspect of Faraday's law of induction), and the force on a moving charged particle. Historians suggest that the law is implicit in a paper by James Clerk Maxwell, published in 1865. To be specific, the Lorentz force is understood to be the following empirical statement:
The electromagnetic force 'F' on a test charge at a given point and time is a certain function of its charge q and velocity 'v', which can be parameterized by exactly two vectors 'E' and 'B', in the functional form:
This is valid, even for particles approaching the speed of light (that is, magnitude of 'v', ). So the two vector fields 'E' and 'B' are thereby defined throughout space and time, and these are called the "electric field" and "magnetic field". The fields are defined everywhere in space and time with respect to what force a test charge would receive regardless of whether a charge is present to experience the force. As a definition of 'E' and 'B', the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally small mass and charge) would generate its own finite 'E' and 'B' fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences. In addition, if the charge experiences acceleration, as if forced into a curved trajectory, it emits radiation that causes it to lose kinetic energy. See for example Bremsstrahlung and synchrotron light. These effects occur through both a direct effect (called the radiation reaction force) and indirectly (by affecting the motion of nearby charges and currents).
Физикада, әсіресе электромагнетизмде, Лоренц күші (немесе электромагниттік күш) – электромагниттік өрістердің әсерінен нүктелік зарядқа түсетін электрлік және магниттік күштердің комбинациясы. "E" электр өрісі мен "B" магнит өрісінде "v" жылдамдықпен қозғалатын q зарядты бөлшекке түсетін күш (SI бірліктерінде) мынадай болады:
In physics, specifically in electromagnetism, the Lorentz force (or electromagnetic force) is the combination of electric and magnetic force on a point charge due to electromagnetic fields. A particle of charge q moving with a velocity 'v' in an electric field 'E' and a magnetic field 'B' experiences a force (in SI units) of
It says that the electromagnetic force on a charge q is a combination of (1) a force in the direction of the electric field 'E' (proportional to the magnitude of the field and the quantity of charge), and (2) a force at right angles to both the magnetic field 'B' and the velocity 'v' of the charge (proportional to the magnitude of the field, the charge, and the velocity). Variations on this basic formula describe the magnetic force on a current carrying wire (sometimes called Laplace force), the electromotive force in a wire loop moving through a magnetic field (an aspect of Faraday's law of induction), and the force on a moving charged particle. Historians suggest that the law is implicit in a paper by James Clerk Maxwell, published in 1865. To be specific, the Lorentz force is understood to be the following empirical statement:
The electromagnetic force 'F' on a test charge at a given point and time is a certain function of its charge q and velocity 'v', which can be parameterized by exactly two vectors 'E' and 'B', in the functional form:
This is valid, even for particles approaching the speed of light (that is, magnitude of 'v', ). So the two vector fields 'E' and 'B' are thereby defined throughout space and time, and these are called the "electric field" and "magnetic field". The fields are defined everywhere in space and time with respect to what force a test charge would receive regardless of whether a charge is present to experience the force. As a definition of 'E' and 'B', the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally small mass and charge) would generate its own finite 'E' and 'B' fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences. In addition, if the charge experiences acceleration, as if forced into a curved trajectory, it emits radiation that causes it to lose kinetic energy. See for example Bremsstrahlung and synchrotron light. These effects occur through both a direct effect (called the radiation reaction force) and indirectly (by affecting the motion of nearby charges and currents).
Бұл, q зарядына түсетін электромагниттік күш 1) "E" электр өрісі бағытындағы күштен (өріс күшіне және зарядтың шамасына пропорционалды) және 2) магнит өрісі "B" мен зарядтың "v" жылдамдығына перпендикуляр күштен (өріс күшіне, зарядқа және жылдамдыққа пропорционалды) тұрады. Бұл негізгі формуланың өзгерістері ток өткізгіш сымға түсетін магниттік күшті (кейде Лаплас күші деп аталады), магнит өрісінде қозғалатын сым орамасындағы электр қозғалу күшін (Фарадейдің индукция заңының бір аспектісі) және қозғалатын зарядталған бөлшекке түсетін күшті сипаттайды. Тарихшылар бұл заңның 1865 жылы Джеймс Клерк Максвеллдің мақаласында жасырынан айтылғанын болжайды. Нақтырақ айтқанда, Лоренц күші мынадай эмпирикалық тұжырым ретінде түсіндіріледі:
In physics, specifically in electromagnetism, the Lorentz force (or electromagnetic force) is the combination of electric and magnetic force on a point charge due to electromagnetic fields. A particle of charge q moving with a velocity 'v' in an electric field 'E' and a magnetic field 'B' experiences a force (in SI units) of
It says that the electromagnetic force on a charge q is a combination of (1) a force in the direction of the electric field 'E' (proportional to the magnitude of the field and the quantity of charge), and (2) a force at right angles to both the magnetic field 'B' and the velocity 'v' of the charge (proportional to the magnitude of the field, the charge, and the velocity). Variations on this basic formula describe the magnetic force on a current carrying wire (sometimes called Laplace force), the electromotive force in a wire loop moving through a magnetic field (an aspect of Faraday's law of induction), and the force on a moving charged particle. Historians suggest that the law is implicit in a paper by James Clerk Maxwell, published in 1865. To be specific, the Lorentz force is understood to be the following empirical statement:
The electromagnetic force 'F' on a test charge at a given point and time is a certain function of its charge q and velocity 'v', which can be parameterized by exactly two vectors 'E' and 'B', in the functional form:
This is valid, even for particles approaching the speed of light (that is, magnitude of 'v', ). So the two vector fields 'E' and 'B' are thereby defined throughout space and time, and these are called the "electric field" and "magnetic field". The fields are defined everywhere in space and time with respect to what force a test charge would receive regardless of whether a charge is present to experience the force. As a definition of 'E' and 'B', the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally small mass and charge) would generate its own finite 'E' and 'B' fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences. In addition, if the charge experiences acceleration, as if forced into a curved trajectory, it emits radiation that causes it to lose kinetic energy. See for example Bremsstrahlung and synchrotron light. These effects occur through both a direct effect (called the radiation reaction force) and indirectly (by affecting the motion of nearby charges and currents).
Берілген нүктеде және уақытта сынақ зарядына түсетін электромагниттік күш 'F', оның заряды 'q' және жылдамдығы 'v' функциясы болып табылады, және функционалдық түрде 'E' және 'B' екі векторлары арқылы параметрленеді:
In physics, specifically in electromagnetism, the Lorentz force (or electromagnetic force) is the combination of electric and magnetic force on a point charge due to electromagnetic fields. A particle of charge q moving with a velocity 'v' in an electric field 'E' and a magnetic field 'B' experiences a force (in SI units) of
It says that the electromagnetic force on a charge q is a combination of (1) a force in the direction of the electric field 'E' (proportional to the magnitude of the field and the quantity of charge), and (2) a force at right angles to both the magnetic field 'B' and the velocity 'v' of the charge (proportional to the magnitude of the field, the charge, and the velocity). Variations on this basic formula describe the magnetic force on a current carrying wire (sometimes called Laplace force), the electromotive force in a wire loop moving through a magnetic field (an aspect of Faraday's law of induction), and the force on a moving charged particle. Historians suggest that the law is implicit in a paper by James Clerk Maxwell, published in 1865. To be specific, the Lorentz force is understood to be the following empirical statement:
The electromagnetic force 'F' on a test charge at a given point and time is a certain function of its charge q and velocity 'v', which can be parameterized by exactly two vectors 'E' and 'B', in the functional form:
This is valid, even for particles approaching the speed of light (that is, magnitude of 'v', ). So the two vector fields 'E' and 'B' are thereby defined throughout space and time, and these are called the "electric field" and "magnetic field". The fields are defined everywhere in space and time with respect to what force a test charge would receive regardless of whether a charge is present to experience the force. As a definition of 'E' and 'B', the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally small mass and charge) would generate its own finite 'E' and 'B' fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences. In addition, if the charge experiences acceleration, as if forced into a curved trajectory, it emits radiation that causes it to lose kinetic energy. See for example Bremsstrahlung and synchrotron light. These effects occur through both a direct effect (called the radiation reaction force) and indirectly (by affecting the motion of nearby charges and currents).
Бұл тіпті жарық жылдамдығына жақындаған бөлшектер үшін де жарамды (яғни 'v' шамасы). Осылайша, екі векторлық өріс 'E' және 'B' кеңістік пен уақыт бойына анықталады, және олар "электр өрісі" және "магниттік өріс" деп аталады. Өрістер кеңістік пен уақытта зарядтың болуына қарамастан, сынақ заряды қандай күшті сезінетініне байланысты анықталады. 'E' және 'B' анықтамасы ретінде Лоренц күші тек принцип бойынша анықтама болып табылады, өйткені нақты бөлшек (гипотетикалық, өте кішкентай масса мен зарядқа ие "сынақ зарядынан" айырмашылығы) өзінің шекті 'E' және 'B' өрістерін тудырады, бұл оның сезінетін электромагниттік күшті өзгертеді. Сонымен қатар, егер заряд үдеуге ұшыраса, қисық траекторияға мәжбүрленсе, ол кинетикалық энергияны жоғалтуға әкелетін сәуле шығарады. Мысалы, Bremsstrahlung және синхротрон сәулесі. Бұл әсерлер тікелей әсер арқылы (радиациялық әсер күші деп аталады) және жанама түрде (жақын зарядтар мен токтардың қозғалысына әсер ету арқылы) пайда болады.
In physics, specifically in electromagnetism, the Lorentz force (or electromagnetic force) is the combination of electric and magnetic force on a point charge due to electromagnetic fields. A particle of charge q moving with a velocity 'v' in an electric field 'E' and a magnetic field 'B' experiences a force (in SI units) of
It says that the electromagnetic force on a charge q is a combination of (1) a force in the direction of the electric field 'E' (proportional to the magnitude of the field and the quantity of charge), and (2) a force at right angles to both the magnetic field 'B' and the velocity 'v' of the charge (proportional to the magnitude of the field, the charge, and the velocity). Variations on this basic formula describe the magnetic force on a current carrying wire (sometimes called Laplace force), the electromotive force in a wire loop moving through a magnetic field (an aspect of Faraday's law of induction), and the force on a moving charged particle. Historians suggest that the law is implicit in a paper by James Clerk Maxwell, published in 1865. To be specific, the Lorentz force is understood to be the following empirical statement:
The electromagnetic force 'F' on a test charge at a given point and time is a certain function of its charge q and velocity 'v', which can be parameterized by exactly two vectors 'E' and 'B', in the functional form:
This is valid, even for particles approaching the speed of light (that is, magnitude of 'v', ). So the two vector fields 'E' and 'B' are thereby defined throughout space and time, and these are called the "electric field" and "magnetic field". The fields are defined everywhere in space and time with respect to what force a test charge would receive regardless of whether a charge is present to experience the force. As a definition of 'E' and 'B', the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally small mass and charge) would generate its own finite 'E' and 'B' fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences. In addition, if the charge experiences acceleration, as if forced into a curved trajectory, it emits radiation that causes it to lose kinetic energy. See for example Bremsstrahlung and synchrotron light. These effects occur through both a direct effect (called the radiation reaction force) and indirectly (by affecting the motion of nearby charges and currents).
Зарядталған бөлшектер
"F" күші, "v" мигделік жылдамдығымен қозғалатын q электр заряды бар бөлшекке, сыртқы электр өрісі "E" және магнит өрісі "B" әсерінен туындайды (SI бірліктерінде). Кейбір анықтамалар бойынша, "Лоренц күші" термині магнит күшінің формуласын ғана білдіреді, ал толық электромагниттік күш (электр күші қоса алғанда) басқаша (стандартты емес) атаумен беріледі. Осы мақалада мұндай номенклатура қолданылмайды: Бұдан әрі "Лоренц күші" термині толық күшті білдіреді. Лоренц күшінің магниттік күш компоненті, магнит өрісінде ток өткізетін сымға әсер ететін күш ретінде көрінеді. Осы контексте, ол Лаплас күші деп те аталады. Лоренц күші – электромагниттік өрістің зарядталған бөлшекке түсіретін күші, яғни бұл электромагниттік өрістен бөлшекке сызықтық импульс беру жылдамдығы. Оған сәйкес, электромагниттік өрістен бөлшекке энергияның берілу жылдамдығымен байланысты қуат та бар. Магнит өрісі қуатқа үлес қоспайтынын ескеріңіз, себебі магнит күші әрқашан бөлшектің жылдамдығына перпендикуляр болады.
Notice that the magnetic field does not contribute to the power because the magnetic force is always perpendicular to the velocity of the particle.
Лоренц күшінен пайда болған бөлшектердің траекториясы
Көптеген практикалық жағдайларда, электр зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысы (мысалы, плазмадағы электрон немесе ион) бағыттайтын орталық деп аталатын нүкте төңірегіндегі салыстырмалы түрде жылдам дөңгелек қозғалыс пен осы нүктенің салыстырмалы түрде баяу дрейфінің қосындысы ретінде қарастырылуы мүмкін. Дрейф жылдамдықтары түрлеріне қарай, олардың зарядтарына, массаларына немесе температураларына байланысты өзгеше болуы мүмкін, бұл электр тогына немесе химиялық бөлінуге алып келуі мүмкін.
Лоренц күшінің мәні
Қазіргі Максвелл теңдеулері электр заряды бар бөлшектер мен токтардың, немесе қозғалатын зарядталған бөлшектердің электр және магнит өрістерін қалай тудыратынын сипаттайды. Лоренц күшінің заңы осы суретті толықтырады, электромагниттік өрістердің әсерімен қозғалатын нүктелік зарядқа q әсер ететін күшті сипаттау арқылы. Лоренц күшінің заңы E және B-нің нүктелік зарядқа тигізетін әсерін көрсетеді, бірақ бұл электромагниттік күштер толық картина емес. Зарядталған бөлшектер басқа күштермен де байланысты болуы мүмкін, әсіресе гравитация және ядролық күштермен. Сондықтан, Максвелл теңдеулері басқа физикалық заңдардан оқшау тұрмайды, олар заряд және ток тығыздықтары арқылы олармен байланысты. Лоренц заңына нүктелік зарядтың жауабы – бір жақ, ал ток пен зарядтар арқылы E және B өрістерін тудыру – екінші жақ. Нақты материалдарда Лоренц күші зарядталған бөлшектердің ұжымдық мінез-құлқын сипаттау үшін жеткіліксіз, бұл принцип бойынша да, есептеу тұрғысынан да дұрыс. Материалдық ортадағы зарядталған бөлшектер E және B өрістеріне ғана емес, сонымен қатар осы өрістерді де тудырады. Зарядтардың уақыт және кеңістіктегі реакциясын анықтау үшін күрделі тасымалдау теңдеулерін шешу қажет, мысалы, Болцман теңдеуі, Фоккер-Планк теңдеуі немесе Навье-Стокс теңдеулері. Мысалы, магнитогидродинамика, сұйық динамикасы, электрогидродинамика, суперөткізгіштік, жұлдыз эволюциясы қарастырылады. Осы мәселелерді зерттеу үшін толық физикалық құралдар жиынтығы қалыптасқан. Мысалы, Грин-Кубо қатынастары және Грин функциясы (көп дене теориясы) қараңыз.
ЭМҚ
Лоренц күшінің магниттік күш (q'v' × 'B') компоненті, көптеген электр генераторларының негізінде жатқан құбылыс – қозғалыс электр қозғалтқыш күшіне (немесе қозғалыс ЭҚК) жауапты. Жетекші магнит өрісі арқылы қозғалғанда, магнит өрісі сымдағы электрондар мен ядроларға қарама-қарсы күштер түсіреді, осылайша ЭҚК пайда болады. ЭҚК сымның қозғалысына байланысты болғандықтан, бұл құбылысқа «қозғалыс ЭҚК» термині қолданылады. Басқа электр генераторларында магниттер қозғалады, ал өткізгіштер қозғалмайды. Мұндай жағдайда ЭҚК, Лоренц күшінің теңдеуіндегі электр күшіне (qE) байланысты болады. Аталған электр өрісі, өзгеретін магнит өрісінің нәтижесінде туындайды, соның ішінде Максвелл-Фарадей теңдеуімен сипатталған индукциялық ЭҚК пайда болады (қазіргі Максвелл теңдеулерінің бірі). Бұл екі ЭҚК, көрінетін айырмашылықтарына қарамастан, бірдей теңдеумен сипатталады, атап айтқанда ЭҚК – сым арқылы өтетін магниттік ағымның өзгеру шарықтығы. (Бұл Фарадейдің индукция заңы, төменде қараңыз.) Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясы, осы екі құбылыс арасындағы байланысты жақсырақ түсінуге ұмтылыспен шақырылды.